JP6027698B1 - 管継手構造 - Google Patents
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Abstract
Description
図1と図2に示すように、本発明の管継手構造は、薄肉金属管4の先端部が差込まれる継手本体10と、継手本体10に取着される押圧保持リング3とを、備えている。押圧保持リング3は、袋ナットから成り、継手本体10は、押圧保持リング(袋ナット)3を螺着可能な雄ネジ部11を有している。
薄肉金属管4は、例えばJIS G3448に規定されるステンレス鋼管であって、主に、給水・給湯又は排水等の配管に用いられる。
薄肉金属管4の外径Dと、肉厚寸法tの関係を、表1に示す。薄肉金属管4は、外径Dを10mm〜65mmに設定し、肉厚寸法tを1.0mm〜1.6mmに設定するのが好ましい。
上記凸条9の外勾配面9a・内勾配面9bに、接続完了状態(図2参照)に於て、圧接して、この凸条9をアキシャル外方向・アキシャル内方向から挾着保持する第1挾持リング1・第2挾持リング2を、備えている。
具体的には、三角山型状の凸条9を、アキシャル外方向・アキシャル内方向から挾着(圧接)するテーパ状内周面6,7を、(閉円環状に形成された)第1挾持リング1・第2挾持リング2が、有する。
0.5・L0≦L1≦0.95・L0…式(1)
20mm≦R1≦∞ …式(2)
但し、L1:外勾配面9a,内勾配面9bの長さ寸法
L0:ΔABCの辺AB,辺ACの長さ寸法
R1:外勾配面9a,内勾配面9bの曲率半径
とする。
なお、ΔABCの頂点Aの角度をθとすると、60°≦θ≦120°とする。好ましくは、70°≦θ≦110°、最も望ましいのは、80°≦θ≦100°とする。下限値より小さいと、塑性加工による三角山型状の凸条9を製作するのが困難となり、頂点A近傍が亀裂を生ずる虞れがある。逆に、上限値を越すと、薄肉金属管4に引抜外力が作用した際の耐引抜力が小さくなる。
そして、上記式(1)、式(2)に於て、L1が0.95・L0に近づく程に金属管4の耐引抜力が大きくなり、また、R1=∞に近づく程に、金属管4の耐引抜力が増大することが、外力を付加する実験にて確認できた。
ところで、継手本体10への金属管4の差込み深さ寸法L0は、金属管外径Dの1.25倍〜1.8倍とするのが望ましい。金属管4と管継手に曲げモーメント(折曲げ外力)が作用した場合に、耐えることが可能となり、かつ、コンパクト化を図り得るためである。
つまり、図7に示すアール部51,52に対しては、所望により接触させない形状・寸法に、勾配面9a,9bを設けることもできる(図示省略)。
シール材保護リング14は、被密封流体(湯・水等)に混入しているオゾン(活性酸素),塩素,水素等が、上記シール材12を長期使用後に腐食や劣化を発生させることを、有効に防止するリングであり、その内周縁・外周縁は、密に、(挿入された)金属管4の外周面と、大径孔部28の内周面に、圧接して、被密封流体が直接的にシール材12に接触することを防いでいる。
そして、継手本体10には、上記大径孔部28の奥方に、金属管4の外径Dよりも僅かに大き目の中径孔部38が形成される。即ち、段付部29にて、大径孔部28と中径孔部38が区画形成される。そして、中径孔部38の奥側には、挿入された金属管4の先端縁4aが当接して、位置決めされる周状突当たり段部15が形成され、その奥方に、小径孔部39が形成されている。
この周状突当たり段部15と、押圧保持リング3の取着(螺進)に伴う押圧力Fを受けた第1挾持リング1とによって、金属管4は、アキシャル方向へがたつかないように、管継手に連結(接続)される。
金属管4には、塑性加工凸条9が、(図13に例示する如く)周方向に間欠的に突設され、又は、360°(全周)にわたって突設されている点は、図1,図2にて説明した実施の形態と同様である。
言い換えると、図1,図2における第1挾持リング1を省略して、押圧保持リング13のテーパ状内周面13Aをもって、凸条9を押圧挾持している。また、挾持リング20は、図1,図2の第2挾持リング2と同様の形状及び作用をする。例えば、挾持リング20の奥側端面20aがシール材12に接触し、そして、凹周溝部18は、段付部29と大径孔部28と上記奥側端面20aとをもって、構成され、平ワッシャ体14とシール材12を保持する。
図3,図4のその他の構成については、図1,図2と同一の符号は同様の構成であるので、重複説明を省略する。
上述した本発明の管継手構造に於て、薄肉金属管4を接続する手順について説明すると、図5に示すように、薄肉金属管4は、接続前に、ロータリー式チューブカッター40によって、予め所定の長さに切断される。チューブカッター40は、一対のローラ46,46を有するフレーム45と、先端部にカッターホイール41が枢着されフレーム45にスライド自在に保持されるスライドバー42とを、備え、スライドバー42には回転自在の送り調整ノブ43が設けられている。薄肉金属管4を切断する際には、ラッチ44を押しながらスライドバー42を後退させカッターホイール41とローラ46,46の間隔を十分に拡げて、薄肉金属管4をローラ46,46の上に載置する。送り調整ノブ43を押圧してスライドバー42を前進させ、薄肉金属管4に対しカッターホイール41を当接させる。次に、送り調整ノブ43を(時計廻りに)回転させて、カッターホイール41と一対のローラ46,46によって薄肉金属管4をしっかり固定する。チューブカッター40を薄肉金属管4廻りに公転させ、薄肉金属管4の外周面にカッターホイール41を押し付けつつ転動させる。1周〜2周ごとに送り調整ノブ43を少しずつ(時計廻りに)回転させて、カッターホイール41を薄肉金属管4の外周面に食い込ませ、薄肉金属管4が完全に切断されるまで、この操作を繰り返す。このように薄肉金属管4を切断することで、先端縁4aは、軸心Lに対し垂直状となり、かつ、先端縁4aが凹凸の少ない美しい端面に形成される。なお、薄肉金属管4は、カッターホイール41にラジアル外方向から押圧されながら切断されるため、図1〜図4に示すように、一般には、切断後は先端縁4aが内方弯曲状に塑性変形している。なお、継手本体10は、内方弯曲状に縮径塑性変形した薄肉金属管4の先端縁4aが確実に当たるように、周状突当たり段部15が薄肉金属管4の内径よりも少し狭くなるように形成されている。
凸条形成治具35は、フレーム36の先端部に薄肉金属管4に差込み可能な差込軸部37を有し、差込軸部37の先端には、小凸条34aが形成された凸付きローラ34が回転自在に枢着されている。また、フレーム36は、スライダー47をスライド自在に保持し、スライダー47は、先端部に凹周溝付きローラ48を回転自在に有し、かつ、基端部に回転自在の送り調整ノブ49が設けられている。薄肉金属管4に塑性加工凸条9を形成する際は、スライダー47を後退させて凹周溝付きローラ48と凸付きローラ34の間隔を十分に拡げ、差込軸部37を薄肉金属管4に差込むと共に薄肉金属管4の先端縁4aをフレーム36の側端面に当接させる。送り調整ノブ49を押圧して凹周溝付きローラ48を薄肉金属管4の外周面に当接させ、次に、送り調整ノブ49を(時計廻りに)回転させて凹周溝付きローラ48を薄肉金属管4の外周面に押し付ける。この際、凸付きローラ34が、凹周溝付きローラ48に対応する位置を薄肉金属管4の内周面から押圧する。薄肉金属管4は、先端縁4aから少し離れた所定の位置にて、外周面が凹周溝付きローラ48に押圧され、内周面が凸付きローラ34に押圧されて、しっかり固定される。凸条形成治具35を薄肉金属管4廻りに公転させながら送り調整ノブ49を(時計廻りに)回転させて、凹周溝付きローラ48と凸付きローラ34によって薄肉金属管4の外周面を少しずつ塑性変形させて、塑性加工凸条9を形成する。このようにして、先端縁4aから一定の長さ寸法だけ離れた所に、簡単に、かつ、安定して高精度に塑性加工凸条9を形成することができ、塑性加工が容易で、かつ、薄肉金属管4の内径寸法を減少しなくて済む利点がある。図示省略するが、薄肉金属管4に凹溝を形成する場合と比較して、薄肉金属管4に於ける水等の通過抵抗を減少できる。図5に例示したロータリー式チューブカッター40の切断によって、必然的に先端縁4aが縮径変形を起こし、縮径内径寸法がDxとなるが(図1参照)、流体通過抵抗を、それ以上に増加させずに済む。また、塑性加工凸条9形成後に、薄肉金属管4の内径寸法が減少しない為、差込軸部37を引抜き易く、作業効率を向上できるという利点がある。
また、大円筒部61Bは、図8,図9の左方向へ開口する円形孔部62と、図8,図9の右側の底壁部63に開設された小径孔部64とを、同軸心状に有する。そして、この底壁部63及び小円筒部61Aにわたって、パイプ掴持アーム58の存在する側───先端側と呼ぶ───にしだいに拡径するテーパ孔65が、上記円形孔部62及び小径孔部64と同軸心状に貫設されている。
そして、図8〜図10に示すように、4個の扇型の弧状凸部形成体72,72,72,72がコーン軸部67に外嵌状に取着されている。弧状凸部形成体72は、テーパ状内面72Aがコーン軸部67に摺動自在に接触し、外面には、図13に示すように、間欠的に凸条9を金属管4に対して形成する突条部72Bを有する。
また、このように間欠的に複数個の凸部75,75…から成る凸条9を形成した場合の利点について説明する。図13に例示するように、各凸部75は軸心方向から見れば、その凸部75の周方向端部75A,75Aでは三次元形状(殻構造)をもって山の大きさが減少しており、この端部75A,75Aは、外部から力が作用した際に、変形し難く、剛性が大であり、そのために、図2,図4の接続完了状態から、金属管4に引抜力が作用した際に、凸条9が変形することを阻止する役目を果たし、耐引抜力を増加させることができる。
図14〜図16に示すように、この管継手構造は、図1〜図2等と同様に、薄肉金属管4の先端部が差込まれる継手本体10と、薄肉金属管4が挿通されて継手本体10に取着される押圧保持リング3とを、備えている。薄肉金属管4には三角山型状の塑性加工凸条9が、周方向に間欠的に突設され、又は、全周にわたって(連続状に)突設されている。押圧保持リング3が継手本体10に取着された状態(図16,図17参照)に於て、押圧保持リング3からのアキシャル方向の押圧力Fによって、薄肉金属管4の凸条9の外勾配面9a・内勾配面9bに圧接して、この凸条9をアキシャル外方向・アキシャル内方向から挾着保持する第1挾持リング1・第2挾持リング2を、備え、(閉円環状に形成された)第1挾持リング1・第2挾持リング2が、三角山型状の凸条9を、アキシャル外方向・アキシャル内方向から挾着(圧接)するテーパ状内周面6,7を有する。さらに、押圧保持リング3に緩止め部材32が差込状に取着されている。
緩止め部材32は、合成樹脂から成り、閉円環体80からアキシャル方向に突出状として円弧状孔部92に対応して差込み可能な第1弾性突片81・第2弾性突片82を有し、第1弾性突片81には、ラジアル内方に突出状の内爪部83が形成され、かつ、第2弾性突片82には、ラジアル外方に突出状の外爪部84が形成されている。円弧状孔部92に第1弾性突片81・第2弾性突片82を差し込んで、ロックリング33に緩止め部材32を取付けると、第1弾性突片81・第2弾性突片82が隣り合う低突隆部94,94間の凹所96に装入される。
図16に示すように、第1・第2挾持リング1,2は、(相互対向面1b,2bと反対側の)端面16,2aが軸心直交面状であって、各々、押圧保持リング3の内鍔部95の内面、シール材12に、当接する。また、第1・第2挾持リング1,2の外周面には低い段差部17,27を設け、さらに、押圧保持リング3の孔部93の内周面、及び、継手本体10の孔部の開口端部10a近傍に、小突起26,19を設けることによって、未接続状態に於て、押圧保持リング3の孔部93の内部に第1挾持リング1を組付けて安定保持すると共に、継手本体10に第2挾持リング2を組付けて、安定保持する。これによって、接続作業前に、小さな部品である第1・第2挾持リング1,2がバラけず(脱落せず)、作業性が改善できる。
また、第2挾持リング2は継手本体10に一体に保持されているので、第2挾持リング2自身、及び、シール材(Oリング)12,シール材保護リング(平ワッシャ体)14の脱落、損傷、汚れを、有効に防止可能であり、工場出荷から管接続作業までの間の部品(ユニット)取扱が容易となり、品質管理上も好ましい。
継手本体10は、先端開口状の大径孔部28が段付部29をもって形成され、この段付部29に当接するように、平ワッシャ形状のシール材保護リング14が大径孔部28の奥側に装着されている。さらに、Oリング等のシール材12と、第2挾持リング2の一部とを、順次装着する。第2挾持リング2は、継手本体10の大径孔部28に予め圧入状態で嵌着され、また、この第2挾持リング2の奥側端面2aと、段付部29と、大径孔部28の内周面とをもって、上述した保護リング14及びシール材12を保持する凹周溝部18が形成される。そして、継手本体10には、上記大径孔部28の奥方に、金属管4の外径Dよりも僅かに大き目の中径孔部38が形成される。即ち、段付部29にて、大径孔部28と中径孔部38が区画形成される。そして、中径孔部38の奥側には、挿入された金属管4の先端縁4aが当接して、位置決めされる周状突当たり段部15が形成され、その奥方に、小径孔部39が形成されている。
円弧状孔部92に第1弾性突片81・第2弾性突片82を浅く差し込んで、ロックリング33に緩止め部材32を取着する。図16(B)に示すように、緩止め部材32は、第1弾性突片81の内爪部83が、ロックリング33の外周面に設けられた低い段差97に弾発的に係止して、ロックリング33から外れないように保持される。
ロックリング33を(矢印N方向へ)継手本体10に重ね合せる際には、継手本体10側の小突起77aが大径筒部90の端面に当接して、ロックリング33を停止させ、そこから、継手本体10に対しロックリング33を(矢印M方向に)20°〜80°の小さな角度だけ回転させると、ロックリング33側の係止小凸部91が小突起77aの側面に当接して、ロックリング33の回転が規制されて停止する。即ち、ロックリング33は、袋ナットのように何周も回転させる必要は無く、小角度だけ回転させるだけで済む。
図17では、第1弾性突片81が円弧状孔部92に差し込まれて、継手本体10のアキシャル方向凹部79と、大径筒部90の内面(低突隆部94,94の凹所96)とによって形成される間隙99に、第1弾性突片81が装入される。こうして、ロックリング33に対し緩止め部材32を押し込んで第1弾性突片81を深く差し込むことで、低突隆部94が周方向凹溝78からアキシャル方向凹部79に戻らないようにロックリング33の回転が規制される。継手本体10とロックリング33が、低突隆部94と周方向凹溝78による係止状態を維持して、ロックリング33(押圧保持リング3)からのアキシャル方向の押圧力Fによって、第1挾持リング1と第2挾持リング2がテーパ状内周面6,7を塑性加工凸条9に圧接させて、薄肉金属管4は強固な抜止め状態で接続される。
継手本体10とロックリング33の取着作業は、手動で行うことができ、また、抜止め状態では、薄肉金属管4に折れ曲がる方向の力(曲げモーメント)が作用しても引き抜けずに十分に耐える。
なお、図示省略するが、ロックリング33は、凸条9を押圧挾持するテーパ状内周面を有するも良く、即ち、図16,図17における第1挾持リング1を省略して、ロックリング33のテーパ状内周面と、挾持リング20(第2挾持リング2と同様の形状及び作用をするもの)のテーパ状内周面21(図3参照)をもって、薄肉金属管4の塑性加工凸条9をアキシャル方向両側から挾み込み、挾着保持する構造でも良い。
なお、継手本体10としては、エルボ、チーズ、ソケット等とするも自由であり、図外の他端側を、別の継手構造とするも自由である。
2 第2挾持リング
2a 奥側端面
3 押圧保持リング
4 薄肉金属管
6 テーパ状内周面
7 テーパ状内周面
9 塑性加工凸条
9a 外勾配面
9b 内勾配面
10 継手本体
12 シール材
13 押圧保持リング
13A テーパ状内周面
14 シール材保護リング
18 凹周溝部
20 挾持リング
21 テーパ状内周面
28 大径孔部
29 段付部
F 押圧力
Claims (2)
- 継手本体(10)と、該継手本体(10)に取着される押圧保持リング(3)を備え、
薄肉金属管(4)には塑性加工凸条(9)が、周方向に間欠的に、又は、全周にわたって、突設され、
上記継手本体(10)と上記押圧保持リング(3)の取着に伴うアキシャル方向の押圧力(F)によって、上記凸条(9)の外勾配面(9a)・内勾配面(9b)に各々圧接して、上記凸条(9)をアキシャル外方向・アキシャル内方向から挾着保持する、テーパ状内周面(6)(7)を有する閉円環状の第1挾持リング(1)・第2挾持リング(2)を、具備し、
上記継手本体(10)は、段付部(29)をもって先端開口状の大径孔部(28)が形成され、該大径孔部(28)内に、平ワッシャ形状のシール材保護リング(14)と、シール材(12)と、上記第2挾持リング(2)の一部とを、順次装着し、上記第2挾持リング(2)の奥側端面(2a)と上記段付部(29)と大径孔部(28)をもって、上記保護リング(14)及びシール材(12)を保持する凹周溝部(18)が形成されていることを特徴とする管継手構造。 - 継手本体(10)と、該継手本体(10)に取着される押圧保持リング(13)を備え、
上記押圧保持リング(13)は、先端開口側へ縮径するテーパ状内周面(13A)を有し、
さらに、薄肉金属管(4)には塑性加工凸条(9)が、周方向に間欠的に、又は、全周にわたって、突設され、
テーパ状内周面(21)を有する閉円環状の挾持リング(20)を具備し、上記継手本体(10)と上記押圧保持リング(13)の取着に伴うアキシャル方向の押圧力(F)によって、上記押圧保持リング(13)のテーパ状内周面(13A)が上記凸条(9)の外勾配面(9a)に圧接すると共に、上記挾持リング(20)の上記テーパ状内周面(21)が上記凸条(9)の内勾配面(9b)に圧接して、上記凸条(9)をアキシャル外方向・アキシャル内方向から、挾着保持するように構成し、
上記継手本体(10)は、段付部(29)をもって先端開口状の大径孔部(28)が形成され、該大径孔部(28)内に、平ワッシャ形状のシール材保護リング(14)と、シール材(12)と、上記挾持リング(20)の一部とを、順次装着し、上記挾持リング(20)の奥側端面(20a)と上記段付部(29)と大径孔部(28)をもって、上記保護リング(14)及びシール材(12)を保持する凹周溝部(18)が形成されていることを特徴とする管継手構造。
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